STEM理念下初中數(shù)學(xué)正數(shù)和負(fù)數(shù)項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

摘? 要 正數(shù)和負(fù)數(shù)是學(xué)生由小學(xué)進(jìn)入初中上的第一節(jié)數(shù)學(xué)課。設(shè)計(jì)測(cè)溫度和理解海拔高度與海洋深度兩個(gè)項(xiàng)目，結(jié)合生活中的具體例子開(kāi)展教學(xué)，通過(guò)STEM項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對(duì)初中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠理解正負(fù)數(shù)的概念以及正負(fù)數(shù)在生活中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 STEM;正數(shù)和負(fù)數(shù);初中數(shù)學(xué);項(xiàng)目式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）05-0085-03

1 提出問(wèn)題

STEM教育指在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的教和學(xué)，是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的課程組織形式，通過(guò)項(xiàng)目探究和動(dòng)手實(shí)踐創(chuàng)造的學(xué)習(xí)方式[1]?；诋?dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)課程中的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)設(shè)STEM課程，探索STEM教育的本土化，開(kāi)展適合我國(guó)學(xué)生的STEM教育是有必要的[2]。

基于STEM理念的初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)，要求學(xué)生能夠從已有的認(rèn)知出發(fā)，學(xué)習(xí)新知，把數(shù)系擴(kuò)充到有理數(shù)，從中能夠復(fù)習(xí)和鞏固小學(xué)對(duì)“數(shù)”的認(rèn)識(shí)，又認(rèn)識(shí)了新的數(shù)系，擴(kuò)充新理念，較好地銜接小學(xué)數(shù)學(xué)與初中數(shù)學(xué)，使學(xué)生對(duì)數(shù)的認(rèn)識(shí)循序漸進(jìn)，更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。

引入負(fù)數(shù)，能更好地對(duì)生活和生產(chǎn)的事物進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步對(duì)生活、生產(chǎn)的必要性。問(wèn)題：在生活中，有整數(shù)和分?jǐn)?shù)就夠用了嗎？有沒(méi)有比0小的數(shù)？如果有，那叫什么數(shù)？

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)目標(biāo)? 學(xué)習(xí)目標(biāo)如表1所示。

教學(xué)內(nèi)容? 本文以人教版七年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)第一章“有理數(shù)”中的“正數(shù)和負(fù)數(shù)”為素材。

教學(xué)重難點(diǎn)? 教學(xué)重點(diǎn)：針對(duì)正負(fù)數(shù)這個(gè)概念進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，加深理解。教學(xué)難點(diǎn)：揭示負(fù)數(shù)存在的意義和正負(fù)數(shù)在生活中的應(yīng)用。

教學(xué)過(guò)程? 教學(xué)過(guò)程包括情境導(dǎo)入、探究新知、合作討論、作業(yè)布置、課程總結(jié)和反饋評(píng)價(jià)等六個(gè)環(huán)節(jié)。

3 項(xiàng)目實(shí)施

情境導(dǎo)入? 教師進(jìn)行情境導(dǎo)入：“同學(xué)們，請(qǐng)你們思考一下，在日常生活中有沒(méi)有遇到過(guò)用現(xiàn)有的數(shù)無(wú)法表示的情況呢？”導(dǎo)入問(wèn)題：

問(wèn)題1：地下一層用什么表示？

問(wèn)題2：負(fù)債可以用什么表示？

問(wèn)題3：水位下降用什么表示？

問(wèn)題4：減產(chǎn)可以用什么表示？

問(wèn)題5：扣分可以用什么表示？

探究新知

項(xiàng)目一：測(cè)溫度。

1）回顧溫度計(jì)使用。

師：誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)溫度計(jì)上的溫度是以什么為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分零上溫度與零下溫度的？

生：溫度計(jì)上的溫度是以0 ℃為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分零上溫度與零下溫度的，0 ℃以上叫零上溫度，0 ℃以下叫零下溫度。

師：誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)零上溫度、零下溫度與0 ℃有什么關(guān)系？

生：零上溫度大于0 ℃，0 ℃大于零下溫度，并且零上溫度離0 ℃越遠(yuǎn)就越高，零下溫度離0 ℃越遠(yuǎn)就越低。

2）應(yīng)用溫度計(jì)測(cè)量溫度。

【學(xué)生活動(dòng)】小組合作、分工明確、動(dòng)手操作。

【設(shè)計(jì)目的】讓學(xué)生真切感受到溫度的不同，更易理解接下來(lái)提出負(fù)數(shù)的內(nèi)容。

【設(shè)計(jì)步驟】

第一步，準(zhǔn)備材料，三支溫度計(jì)、三個(gè)杯子，編號(hào)為1、

2、3，分別裝著冰、溫水、放在冰箱冷凍過(guò)的水，放在講臺(tái)上。

第二步，學(xué)生按組別分成三個(gè)小組，編號(hào)為1組、2組和3組;每一個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)杯子溫度的測(cè)量，1組負(fù)責(zé)1號(hào)杯子，2組負(fù)責(zé)2號(hào)杯子，3組負(fù)責(zé)3號(hào)杯子。

第三步，每小組派人上來(lái)感受三個(gè)杯子里面所裝的物體的溫度，并分別說(shuō)一下自己的感受是怎樣的。

第四步，教師介紹溫度計(jì)的正確用法以及注意事項(xiàng)，講解如何讀出數(shù)值并指出給學(xué)生看。

第五步，每一組學(xué)生合作用溫度計(jì)測(cè)量出三個(gè)杯子中的溫度。

第六步，每一組學(xué)生記錄各自負(fù)責(zé)的杯子溫度的數(shù)值。

數(shù)據(jù)記錄：

溫度1：溫度計(jì)在冰中的溫度——零度。

溫度2：溫度計(jì)在溫水中的溫度——零上35度。

溫度3：溫度計(jì)在冰箱凍過(guò)的水中的溫度——零下5度。

項(xiàng)目二：理解海拔高度和海洋深度。

1）海拔高度和海洋深度。海拔高度：等高線是把海拔相同的各點(diǎn)連接成線，表示海平面以上部分。海洋深度：等深線是把海洋深度相同的各點(diǎn)連接成線，表示海平面以下部分。在地形圖上表示某地的高度時(shí)，需要以海平面為基準(zhǔn)（規(guī)定海平面的海拔高度為0），通常用正數(shù)表示高于海平面的某地的海拔高度，負(fù)數(shù)表示低于海平面的某地的高度。

通過(guò)PPT給出圖片，讓學(xué)生讀出圖片的數(shù)值（如表2所示），說(shuō)明三者之間的聯(lián)系。

2）合作探究，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。

【設(shè)計(jì)意圖】頭腦風(fēng)暴過(guò)程中講究協(xié)作解釋，學(xué)生通過(guò)發(fā)散思維，提出自己的想法，并學(xué)會(huì)傾聽(tīng)他人意見(jiàn)，加深對(duì)正負(fù)數(shù)在生活中應(yīng)用的理解，進(jìn)一步理解數(shù)學(xué)與地理學(xué)科的有機(jī)融合。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展自評(píng)和互評(píng)，將反饋評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合在教學(xué)過(guò)程中[3]。

【記錄和評(píng)價(jià)】及時(shí)記錄頭腦風(fēng)暴的想法，通過(guò)討論得到滿意的結(jié)果（如表3所示）。

合作討論

1）以上三個(gè)溫度是三種類型，你們能說(shuō)出是哪幾種類型嗎？回答：我是以“0℃”為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分的，零上溫度分為一類，零下溫度分為一類。

2）你們能創(chuàng)造符號(hào)來(lái)表示溫度2和溫度3嗎？回答：溫度2，零上35度，↑35 ℃，→35 ℃，+35 ℃;溫度3，零下5度，↓5 ℃，←5 ℃，-5 ℃。

3）如何表示海拔高度和海洋深度？回答：海拔高度

用+，海洋深度用-。

4）珠穆朗瑪峰、海平面、馬里亞納海溝三者應(yīng)如何表示？回答：珠穆朗瑪峰高度，+8848.43米;海平面，0米;馬里亞納海溝深度，-11 043米。

作業(yè)布置? 學(xué)生繼續(xù)搜集正負(fù)數(shù)在生活中的應(yīng)用，并以寫(xiě)日記的形式記錄下來(lái)。

課程總結(jié)

1）情境引入中五個(gè)問(wèn)題的答案：建筑的地下部分，地下一層用-1層表示，如地下一樓的停車場(chǎng)可以表示為

-1樓;負(fù)債可以用負(fù)數(shù)表示，如小張欠小楊100塊錢，表示為-100元;水位上升用正數(shù)表示，水位下降用負(fù)數(shù)表示，如水位下降10 cm就用-10 cm表示;減產(chǎn)可以用負(fù)數(shù)表示，如減產(chǎn)500斤用-500斤表示;扣分可以用負(fù)數(shù)表示，如扣5分用-5分來(lái)表示。

人們?cè)谏钪薪?jīng)常會(huì)遇到各種相反意義的量，如在記賬時(shí)有余有虧;在計(jì)算糧倉(cāng)存米時(shí)，有時(shí)要記進(jìn)糧食，有時(shí)要記出糧食。為了方便，人們就考慮了相反意義的數(shù)來(lái)表示，于是引入正負(fù)數(shù)這個(gè)概念，把余錢、進(jìn)糧食記為正，把虧錢、出糧食記為負(fù)?？梢?jiàn)，正負(fù)數(shù)是在生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的。

2）得出結(jié)論。

①負(fù)數(shù)：比0小的數(shù)。負(fù)數(shù)與正數(shù)表示意義相反的量;負(fù)數(shù)用負(fù)號(hào)“-”和一個(gè)正數(shù)標(biāo)記。

②正數(shù)：比0大的數(shù);正數(shù)與負(fù)數(shù)表示意義相反的量;正數(shù)前面常有一個(gè)符號(hào)“+”，通常可以省略不寫(xiě)。

注意：0既不是正數(shù)，也不是負(fù)數(shù)。

反饋與評(píng)價(jià)? 按照實(shí)際情況填寫(xiě)學(xué)習(xí)情況評(píng)價(jià)表（表4）。其中自我評(píng)定項(xiàng)目由學(xué)生填寫(xiě)，小組評(píng)定項(xiàng)目在小組討論后由組長(zhǎng)填寫(xiě)，教師評(píng)價(jià)與建議部分由教師填寫(xiě)。

4 教學(xué)反思

通過(guò)講授正負(fù)數(shù)這節(jié)課，筆者進(jìn)行了反思和總結(jié)?；赟TEM理念的初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)，融合物理、地理等學(xué)科知識(shí)對(duì)課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，能更好地為傳播知識(shí)服務(wù)。基于STEM理念的初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)，學(xué)生在合作過(guò)程中能夠參與其中，可增強(qiáng)對(duì)STEM理念的理解，加深對(duì)學(xué)科融合的理解，發(fā)表自己的意見(jiàn)及建議，在思考中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，更好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有效提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生在STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄈソ鉀Q問(wèn)題，有助于培養(yǎng)和提升動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維、總結(jié)能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

基于STEM理念的初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)，和其他學(xué)科進(jìn)行整合，對(duì)教師提出更高的要求。對(duì)教師來(lái)說(shuō)，既是改善教學(xué)的機(jī)遇，也是一種全新的挑戰(zhàn)。因此，教師既要全面提高信息素養(yǎng)，還要提高教學(xué)能力，才能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求?？傊?，基于STEM理念的初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)是值得大力研究的重要課題。

參考文獻(xiàn)

[1]管光海.STEM教育實(shí)踐中的問(wèn)題與建議[J].中國(guó)民族教育，2018（Z1）：73-75.

[2]梅浩，袁智強(qiáng)，鄭柯.基于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的STEM教育：以“探究金屬的冷卻模型”為例[J].教育研究與評(píng)論：中學(xué)教育教學(xué)，2019（3）：38-44.

[3]黃雄.STEM視域下的初中數(shù)學(xué)視域下的初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”教學(xué)：以“反比例函數(shù)問(wèn)題”為例[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版：教學(xué)參考，2019（5）：11-15.

作者：林彬，廣州大學(xué)教育學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境與資源（510006）。